مقدمه ای بر فناوری PON

1.ساختار اساسی PON

PON (شبکه نوری غیرفعال)

PON یک شبکه دسترسی نوری دو طرفه تک فیبر با استفاده از ساختار نقطه به چند نقطه (P2MP) است.سیستم PON از یک ترمینال خط نوری (OLT)، یک شبکه توزیع نوری (ODN) و یک واحد شبکه نوری (ONU) در سمت کاربر دفتر مرکزی تشکیل شده است و یک سیستم دو طرفه تک فیبر است.در جهت پایین دست (OLT به ONU)، سیگنال ارسال شده توسط OLT از طریق ODN به هر ONU می رسد. در جهت بالادست (ONU به OLT)، سیگنال ارسال شده توسط ONU فقط به OLT می رسد و به سایر ONU ها نمی رسد. به منظور جلوگیری از برخورد داده ها و بهبود کارایی شبکه، جهت uplink حالت دسترسی چندگانه TDMA را اتخاذ می کند و انتقال داده هر ONU را مدیریت می کند.ODN کانال های نوری را بین OLT و ONU فراهم می کند.ساختار مرجع PON در شکل زیر نشان داده شده است.

ساختار مرجع سیستم PON

OLT در سمت شبکه قرار دارد و در دفتر مرکزی قرار دارد.این می تواند یک سوئیچ L2 یا یک روتر L3 باشد که تمرکز و دسترسی شبکه را فراهم می کند، تبدیل نوری/الکتریکی، تخصیص پهنای باند و کنترل هر اتصال کانال را با نظارت و مدیریت بلادرنگ امکان پذیر می کند.و توابع تعمیر و نگهداریONU در سمت کاربر برای پیاده سازی مدیریت پردازش و نگهداری سیگنال های الکتریکی مختلف قرار دارد و یک رابط سمت کاربر را فراهم می کند.OLT و ONU توسط یک تقسیم کننده نوری غیرفعال به هم متصل می شوند و از تقسیم کننده نوری برای توزیع داده های downlink و جمع آوری داده های uplink استفاده می شود.علاوه بر تجهیزات پایانه، سیستم PON به قطعات الکتریکی نیاز ندارد و بنابراین غیرفعال است.

PON از فناوری مالتی پلکسی تقسیم طول موج (WDM) با یک ترکیب طول موج 1490 نانومتر/پیوند بالا 1310 نانومتر بر روی یک فیبر استفاده می کند.جهت uplink حالت نقطه به نقطه است و جهت downlink حالت پخش است.شکل زیر ساختار اصلی PON را نشان می دهد.

ساختار اصلی شبکه PON

در جهت پایین دست، OLT بسته های داده را به صورت پخش به همه ONU ها ارسال می کند، هر بسته دارای یک سربرگ با یک انتقال به شناسه ONU مقصد است.هنگامی که بسته داده به ONU می رسد، لایه MAC ONU وضوح آدرس را انجام می دهد، بسته داده متعلق به خود را استخراج می کند و سایر بسته های داده را دور می اندازد.

جهت uplink از فناوری Time Division Multiplexing (TDM) استفاده می کند و اطلاعات Uplink چندین ONU ​​یک جریان اطلاعات TDM را تشکیل می دهد که به OLT منتقل می شود.

2. ترمینال خط نوری (OLT)

ترمینال خط نوری (OLT) برای ارائه یک رابط نوری بین شبکه خدمات و ODN عمل می کند و ابزارهای مختلفی را برای انتقال خدمات مختلف فراهم می کند.OLT در داخل از یک لایه هسته، یک لایه سرویس و یک لایه عمومی تشکیل شده است.لایه سرویس عمدتاً پورت های سرویس را ارائه می دهد و چندین سرویس را پشتیبانی می کند.لایه هسته اتصال متقابل، چندگانه سازی و انتقال را فراهم می کند.و لایه عمومی عملکردهای مدیریت منبع تغذیه و نگهداری را فراهم می کند.

وجود OLT می تواند اتصال محکم بین شبکه خدمات لایه بالایی و رابط خاص، حامل، شبکه و مدیریت دستگاه دستگاه دسترسی را کاهش دهد و می تواند یک رابط مدیریت شبکه دسترسی نوری یکپارچه را فراهم کند.

توابع اصلی OLT عبارتند از: تابع توزیع تجمع و تابع تطبیق DN.

توابع رابط سرویس OLT عبارتند از: عملکرد پورت سرویس، عملکرد تطبیق رابط سرویس، پردازش سیگنالینگ رابط و حفاظت از رابط سرویس.

توابع رایج OLT عمدتاً شامل توابع OAM و عملکردهای منبع تغذیه هستند.

توان نوری ساطع شده از OLT عمدتاً در مکان های زیر مصرف می شود.

اسپلیتر: هر چه تعداد شانت ها بیشتر باشد، ضرر بیشتر است.

l فیبر: هر چه فاصله بیشتر باشد، تلفات بیشتر است.

l ONU: هرچه این عدد بیشتر باشد، قدرت انتقال OLT مورد نیاز بیشتر است.برای اطمینان از اینکه هر توانی که به ONU می رسد بالاتر از حساسیت دریافت کننده است و دارای حاشیه مشخصی است، بودجه باید بر اساس کمیت واقعی و توزیع جغرافیایی باشد.

3. شبکه توزیع نوری

شبکه توزیع نوری (ODN) وسیله ای برای ارائه انتقال نوری بین OLT و ONU است.وظیفه اصلی آن تکمیل انتقال و توزیع اطلاعات بین OLT و ONU و ایجاد یک کانال انتقال اطلاعات سرتاسر بین ONU ​​و OLT است.

پیکربندی ODN معمولاً یک حالت نقطه به چند نقطه است، یعنی چندین ONU ​​از طریق یک ODN به یک OLT متصل می شوند، به طوری که چندین ONU ​​می توانند رسانه انتقال نوری را بین OLT و ODN و دستگاه نوری الکترونیکی OLT به اشتراک بگذارند. .

(1) ترکیب ODN

اجزای منفعل اصلی که ODN را تشکیل می دهند عبارتند از: فیبر تک حالته و کابل فیبر نوری، کانکتورها، تقسیم کننده های نوری غیرفعال (OBD)، تضعیف کننده های نوری غیرفعال و کانکتورهای فیبر نوری.

(2) ساختار توپولوژیکی ODN

توپولوژی یک شبکه ODN معمولاً یک ساختار نقطه به چند نقطه است که می تواند به یک ستاره، یک درخت، یک اتوبوس و یک حلقه تقسیم شود.

ساختار شبکه ODN

(3) تنظیمات برای حفاظت فعال و آماده به کار

تنظیمات حفاظت فعال/آماده به کار شبکه ODN عمدتاً برای راه اندازی دو کانال انتقال نوری برای سیگنال های نوری ارسال شده توسط شبکه ODN است.هنگامی که کانال اصلی از کار می افتد، می تواند به طور خودکار به کانال جایگزین برای انتقال سیگنال های نوری، از جمله فیبرهای نوری، OLT، ONU و تنظیمات حفاظت اولیه و پشتیبان فیبر انتقال سوئیچ کند.

فیبرهای انتقال اصلی و آماده به کار می توانند در یک کابل نوری یا در کابل های نوری مختلف باشند.کابل های نوری اصلی و پشتیبان را می توان در خطوط لوله مختلف نصب کرد تا عملکرد حفاظتی بهتری داشته باشد.

(4) ویژگی های انتقال نوری ODN

ویژگی‌های طراحی ODN باید تضمین کند که هر سرویس قابل پیش‌بینی در حال حاضر می‌تواند بدون تغییرات عمده ارائه شود، نیازی که تأثیر عمده‌ای بر ویژگی‌های اجزای غیرفعال مختلف دارد.الزاماتی که ممکن است مستقیماً بر ویژگی های نوری ODN تأثیر بگذارد به شرح زیر است.

l شفافیت طول موج نوری: اجزای غیرفعال نوری مختلف نباید بر شفافیت سیگنال نوری ارسالی تأثیر بگذارند.سیگنال نوری مورد نیاز شبکه نوری طراحی شده باید به طور شفاف منتقل شود، بنابراین برنامه های کاربردی سیستم WDM آینده را فراهم می کند.بنیاد.

l برگشت پذیری: هنگامی که خروجی و ورودی شبکه ODN با هم تعویض می شوند، ویژگی های انتقال شبکه ODN نباید تغییر قابل توجهی داشته باشد، یعنی تغییر پهنای باند انتقال و ویژگی های تلفات نوری باید حداقل باشد.این امر طراحی شبکه را ساده می کند.

l سازگاری عملکرد شبکه: شبکه ODN باید سیگنال های نوری ثابتی را حفظ کند.مشخصات انتقال شبکه ODN باید با کل OFSAN و کل شبکه ارتباطی سازگار باشد.پهنای باند انتقال و ویژگی های تلفات نوری باید برای کل OFSAN مناسب باشد.

(5) پارامترهای عملکرد ODN

پارامترهایی که عملکرد تلفات کانال نوری کل سیستم را تعیین می کنند عمدتاً به شرح زیر است.

l از دست دادن کانال نوری ODN: تفاوت بین حداقل توان ارسال و بالاترین حساسیت دریافت.

l حداکثر تلفات کانال مجاز: تفاوت بین حداکثر توان ارسال و بالاترین حساسیت دریافت.

l حداقل تلفات کانال مجاز: تفاوت بین حداقل توان ارسال و کمترین حساسیت دریافت (نقطه اضافه بار).

(6) بازتاب ODN

انعکاس ODN به از دست دادن بازگشت اجزای مختلف تشکیل دهنده ODN و هر نقطه بازتابی در کانال نوری بستگی دارد.به طور کلی، همه بازتاب های گسسته باید بهتر از-35 دسی بل، و حداکثر بازتاب گسسته دسترسی فیبر باید بهتر از-50 دسی بل

4. واحد شبکه نوری (ONU)

واحد شبکه نوری (ONU) بین ODN و تجهیزات کاربر قرار دارد و یک رابط نوری بین کاربر و ODN و یک رابط الکتریکی با سمت کاربر برای پیاده سازی مدیریت پردازش و نگهداری سیگنال های الکتریکی مختلف فراهم می کند.ONU از یک لایه اصلی، یک لایه سرویس و یک لایه عمومی تشکیل شده است.لایه سرویس عمدتاً به پورت های کاربر اشاره دارد.لایه هسته رابط های چندگانه و نوری را فراهم می کند.و لایه عمومی منبع تغذیه و مدیریت نگهداری را فراهم می کند.

5. حالت برنامه PON

شفافیت تجاری PON خوب است و در اصل می تواند برای هر سیگنال استاندارد و نرخی اعمال شود.در مقایسه با شبکه های نوری فعال نقطه به نقطه، فناوری PON با نگهداری ساده، هزینه کم (صرفه جویی در فیبر و رابط های نوری)، پهنای باند انتقال بالا و نسبت قیمت کارایی بالا مشخص می شود.این ویژگی ها باعث می شود که آن را برای مدت طولانی یک مزیت رقابتی حفظ کند و PON همیشه به عنوان مسیر توسعه آینده شبکه دسترسی در نظر گرفته شده است.

مناسب ترین کاربرد PON عبارت است از: بخشی از شبکه دسترسی نزدیک به انتهای مشتری.مشتری سرویس ONU بر نیاز به افزونگی یا محافظت دور زدن تاکید نمی کند.OLT را می توان در یک گره با عملکرد بقای خوب راه اندازی کرد (به عنوان مثال، یک گره با حفاظت از دورگرد).مکانی که کاربران از نظر جغرافیایی در آن متمرکز هستند.PON عمدتا دارای سه حالت کاربردی است.

(1) شبکه تجمیع دو لایه موجود را جایگزین کنید: PON می تواند جایگزین سوئیچ لایه 2 و فرستنده نوری موجود شود و شبکه دسترسی LAN را به شبکه شهری IP هدایت کند، همانطور که در شکل نشان داده شده است:

PON جایگزین شبکه لایه 2 موجود می شود

(2) کابل دسترسی بند مربوطه را جایگزین کنید: سیستم PON می تواند قسمت موجود کابل نوری و تجهیزات سوئیچینگ نوری را جایگزین کند، بنابراین کابل دسترسی بند مربوطه را ذخیره می کند، همانطور که نشان داده شده است:

PON بخش های مربوطه را برای دسترسی به کابل نوری جایگزین می کند

(3) حالت دسترسی چند سرویس (اجرای FTTH): سیستم PON می‌تواند دسترسی چندسرویس و چند نرخی را فراهم کند که نیازمندی‌های QoS مختلف را برآورده می‌کند و می‌تواند با تنوع کاربران و عدم قطعیت توسعه کسب‌وکار مطابقت داشته باشد، همانطور که در نشان داده شده است. شکل زیر:

دسترسی چند سرویس